第13講7.1飽和烴-寒假版高一化學教材知識點精講練（滬科版2020）

第十三講飽和烴知識梳理考點一、天然氣及甲烷分子的結構和性質1.甲烷的結構名稱分子式電子式結構式空間構型甲烷CH4正四面體注意：甲烷的分子結構和白磷的分子結構都是正四面體，但是二者并不完全一樣，甲烷是以碳原子為體心，氫原子為頂點的正四面體，而白磷是以4個磷原子為頂點的中空的正四面體。如何證明甲烷是正四面體結構呢？（答案：二氯甲烷只有一種結構）2.物理性質：沒有顏色，沒有氣味的氣體，密度比空氣小，難溶于水，是天然氣，沼氣，坑道氣的主要成分。3.化學性質：（1）穩(wěn)定性：常溫下與溴水，高錳酸鉀溶液等都不反應。（2）可燃性：在空氣中點燃純凈的甲烷氣體，能夠安靜的燃燒，產生淡藍色火焰，放出大量的熱。CH4+2O2CO2+2H2O（注意：點燃甲烷前，一定要驗純）（3）取代反應：甲烷在光照下能和氯氣發(fā)生取代反應。CH4+Cl2CH3Cl+HClCH4+2Cl2CH2Cl2+2HClCH4+3Cl2CHCl3+3HClCH4+4Cl2CCl4+4HCl提問：該實驗的實驗現(xiàn)象是什么？如果1mol甲烷和1mol氯氣反應，則產物是什么?答案：量筒壁上出現(xiàn)油狀液滴，量筒內水面上升。量筒內氣體顏色變淺。五種產物都有注意：四種取代產物中只有CH3Cl是氣體且比水輕，其他均為液體且比水重，CHCl3又稱為氯仿（4）在隔絕空氣加強熱的條件下裂解CH4C+2H24.甲烷的實驗室制備（1）反應原料：無水醋酸鈉和堿石灰（2）反應原理：CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑拓展：（3）發(fā)生裝置和收集裝置：發(fā)生裝置：S+Sg（大試管、酒精燈等）收集裝置：排水法或向下排空氣法（4）尾氣處理：點燃法（5）注意事項：①藥品為無水醋酸鈉和堿石灰；②生石灰可稀釋混合物的濃度，使混合物疏松，便于甲烷逸出，同時也減少了固體NaOH在高溫時跟玻璃的作用，防止試管破裂。此外，NaOH吸濕性強，生石灰還起到吸水的作用可以減小對制備甲烷反應的不利影響。1．下列有關甲烷的說法不正確的是A．1mol甲烷中含有4molC-B．CH4、CClC．某烴分子的空間充填模型，分子式為C2D．為球棍模型，棍代表甲烷分子內含有的共價鍵【答案】B【詳解】A．甲烷的分子式為CH4，每個分子中含有4個CH共價鍵，所以1mol甲烷中含有4molCH共價鍵，A項正確；B．CH4和CCl4的分子構型都是正四面體形，而CH3Cl分子中的CH鍵的鍵長和CCl鍵的鍵長不相等，所以其空間構型不是正四面體形，B項錯誤；C．由空間填充模型可知，該烴的分子式為C2H6，D．甲烷的分子式為CH4，構型是正四面體形，球棍模型為，D項正確；故選B。2．下列可證明甲烷分子是正四面體結構的是A．一氯甲烷沒有同分異構體 B．二氯甲烷沒有同分異構體C．三氯甲烷沒有同分異構體 D．甲烷分子的四根鍵完全相同【答案】B【詳解】A．甲烷若為平面正方形，其一氯代物也只有一種，A不符合題意；B．二氯甲烷沒有同分異構體，即甲烷中任意兩個CH鍵位置關系完全相同，所以甲烷為正四面體，B項符合題意；C．若甲烷為平面正方形，其三氯甲烷也只有一種，C不符合題意；D．正方形中四個CH完全相同，D不符合題意；故選B。3．用氯氣取代相對分子質量為44的烴分子上的一個氫原子，所得的化合物可能有A．3種 B．4種 C．5種 D．6種【答案】A【詳解】該烴的分子式:4412=3余8，故該烴的分子式為C3H8，該烴與氯氣發(fā)生一氯取代的產物有1氯丙烷、2氯丙烷、氯化氫答案選A。4．下列物質中不含甲烷的是A．海底可燃冰 B．天然氣 C．瓦斯氣 D．水煤氣【答案】D【詳解】海底可燃冰、天然氣、瓦斯氣，主要成分均為甲烷；水煤氣是水蒸氣通過熾熱的焦炭而生成的氣體，主要成分是一氧化碳，氫氣；答案選D。5．取一支大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣，將試管倒置于盛有飽和食鹽水的水槽中，放在光亮處，進行如圖所示的實驗。光照一段時間后，試管內液面上升，氣體顏色逐漸變淺，試管壁出現(xiàn)油狀液滴，試管中出現(xiàn)了少量白霧。下列關于該實驗的說法正確的是A．試管內混合氣體顏色變淺，主要是因為氯氣部分溶于飽和食鹽水B．試管壁出現(xiàn)了油狀液滴，主要是因為該反應生成了氯化氫C．甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應，有四種產物D．8.0g甲烷與足量氯氣發(fā)生取代反應時生成的HCl分子數(shù)最多為2NA【答案】D【分析】甲烷和氯氣發(fā)生取代反應，產物不唯一，無法控制反應進度，得到的是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl的混合物?！驹斀狻緼．氯氣溶于水生成氯離子，氯離子抑制了氯氣的溶解，所以氯氣在飽和食鹽水中的溶解度小，由于甲烷和氯氣發(fā)生了取代反應，使試管內混合氣體顏色變淺，A錯誤；B．試管壁出現(xiàn)的油狀液滴為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物，不溶于水，為油狀液滴，而不是HCl的小液滴，B錯誤；C．甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生了取代反應，得到的是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl的混合物，有五種產物，C錯誤；D．甲烷與足量氯氣發(fā)生取代反應，氫原子全部可能被取代，8.0g(0.5mol)甲烷與足量氯氣發(fā)生取代反應，生成的HCl分子數(shù)最多為2NA，D正確；故選D。6．某課外活動小組利用如圖所示裝置探究甲烷和氯氣的反應：(1)實驗中可觀察到的現(xiàn)象有_______(填字母)。A．試管內液面上升，最終充滿試管B．試管內氣體顏色逐漸變深C．試管內壁出現(xiàn)油狀液滴D．試管內有少量白霧生成(2)用飽和食鹽水而不用水的原因是。(3)請寫出生成一氯甲烷的化學反應方程式：。(4)某鏈狀烷烴的相對分子質量為72，該烷烴的分子式為，該烷烴存在同分異構體現(xiàn)象，用結構簡式寫出該有機物的所有結構。(5)有機物C2H6O、C2H5Cl、CH3CH=CH2、C4(6)把下列物質的沸點按由高到低的順序排列。(填入編號)①CH3(CH2)3CH3②(CH3)4C③十一烷

④(CH3)2CHCH2CH2CH3(7)乙烷的同系物分子中：寫出C8H18主鏈5個碳原子，且有4個甲基的烷烴的同分異構體有種。寫出其中一氯代物種數(shù)最少的結構簡式為，并用系統(tǒng)命名法命名：?！敬鸢浮?1)CD(2)Cl2溶于水，易與水發(fā)生反應，飽和食鹽水中Cl濃度增大，降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反應。(3)CH(4)C5H12CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、CH3C(CH3)2CH3；(5)C4H10(6)③>④>①>②；(7)2

3甲基3乙基戊烷【詳解】（1）反應生成HCl極易溶于水，氣體減少，氣壓減小，液面上升，但生成的有機產物中一氯甲烷是氣態(tài)的，另反應不能完全進行到底，故液面不會充滿試管，故A錯誤；甲烷與黃綠色的氯氣發(fā)生取代反應生成氯化氫，氯氣消耗，所以試管內顏色變淺，故B錯誤；反應中生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷均為油狀液體，密度大于水，試管內壁出現(xiàn)油狀液滴，故C正確；生成的HCl極易溶于水，產生少量白霧，故D正確;故答案為：CD。（2）Cl2溶于水，易與水發(fā)生反應，飽和食鹽水中Cl濃度增大，降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反應。（3）生成一氯甲烷的化學反應方程式為：CH4（4）鏈狀烷烴的通式為CnH2n+2，則12n+2n+2=72，解得n=5，該烷烴的分子式為C5H12。該烷烴的所有同分異構體的結構如下：CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、CH3C(CH3)2CH3；（5）甲烷是飽和鏈狀烷烴，分子通式為CnH2n+2，結構相似、分子相差n個“CH2”的有機物才叫同系物，則C4H10和甲烷是同系物。（6）這些物質都是由分子構成，由分子構成的物質的熔沸點取決于分子間作用力的大小，這些物質的分子間的作用力的大小是由范德華力決定，范德華力又由相對分子質量決定，故碳原子數(shù)越多，熔沸點越高；當相對分子質量相同時，支鏈越多，熔沸點越低，故順序如下：③>④>①>②；（7）乙烷的同系物分子中：寫出C8H18主鏈5個碳原子，且有4個甲基的烷烴的同分異構體有有以下兩種：

、

，

的一氯代物有3種，后面的物質一氯代物有5種，所以一氯代物種數(shù)最少的結構簡式為

，命名為3甲基3乙基戊烷?？键c二、烷烴及同分異構體1.烷烴的通式：CnH2n+2（n≥1）2.烷烴的物理性質狀態(tài)：一般情況下，碳原子數(shù)為14的烷烴為氣態(tài)，516的為液態(tài)，16以上是固態(tài)。（注：新戊烷在常溫下為氣態(tài)）溶解性：烷烴均難溶于水。密度和熔沸點：隨著碳原子數(shù)的遞增，烷烴的熔沸點逐漸升高,對于分子式相同的烷烴，支鏈越多，熔沸點越低,隨碳原子數(shù)增多，烷烴的密度逐漸變大,但小于水的密度3.烷烴的化學性質一般情況下比較穩(wěn)定，不能使溴水，高錳酸鉀等褪色。取代反應：在光照下都能和鹵素發(fā)生取代反應拓展1：烷烴的一氯代物的書寫方法（主要看烷烴共有幾種氫原子，有幾種氫就有幾種一氯代物）等效氫的判斷：（1）分子中同一個碳原子上連接的氫等效（如甲烷上的氫原子）；（2）同一個碳上所連甲基上的氫等效（如新戊烷）；（3）處于對稱位置上的氫等效（如CH3—CH2—CH3,左右兩個碳上的氫等效）拓展2：烷烴的二氯取代物的書寫方法（1）先固定一個氯原子在鏈端碳原子上，然后再碳鏈上移動另一個氯原子，寫出全部的結構；（2）然后將固定在鏈端碳原子上的氯移到第二個碳原子上，依然在碳鏈上移動另一個氯原子，寫出與上面不同的結構；依次類推即可氧化反應：在點燃的條件下都能和氧氣反應生成二氧化碳和水（隨著碳原子數(shù)的增多，燃燒越來越不充分，火焰明亮并伴有黑煙）CnH2n+2+（3n+1）/2O2nCO2+(n+1)H2O熱解：在高溫時，烷烴能分解成小分子注：熱解包括裂化和裂解，在無氧條件下，烷烴在高溫下的反應稱為裂化，依據(jù)溫度的不同和催化劑的不同，可以分為熱裂化和催化裂化，更高的溫度又叫裂解，是深度裂化。4.同系物定義：結構相似，在分子組成上相差n個CH2原子團的物質（n≥1）。注意：1結構相似，是指官能團要相同，2分子組成上相差n個CH2原子團的也不一定是同系物，例如：C2H4和C3H6，可以是烯烴還可能是環(huán)烷烴。3：符合同一通式，結構相似，但不能相同5.同分異構體定義：分子式相同而結構不同的化合物。例書寫同分異構體的方法：烷烴同分異構體的書寫通常采用“減鏈法”主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布由對到鄰到間6.烷烴的命名（1）選主鏈——碳原子最多的碳鏈為主鏈；（2）編號位——定支鏈，要求取代基所在的碳原子的編號代數(shù)和為最??；（3）寫名稱——支鏈名稱在前，母體名稱在后；先寫簡單取代基，后寫復雜取代基；相同的取代基合并起來，用二、三等數(shù)字表示。例：該有機物的名稱是2，3二甲基己烷7．異辛烷是優(yōu)良的發(fā)動機燃料，其結構如圖，下列說法正確的是A．異辛烷系統(tǒng)命名為：2，4，4三甲基戊烷 B．異辛烷沸點低于正辛烷C．異辛烷一氯代物種類為5種 D．異辛烷可溶于水和酒精【答案】B【詳解】A．該物質名稱為2，2，4—三甲基戊烷，A錯誤；B．同分異構體之間比較熔沸點，支鏈越多熔沸點越低，故異辛烷沸點低于正辛烷，B正確；C．異辛烷有4種氫原子，故其一氯代物種類為4種，C錯誤；D．異辛烷屬于烴，難溶于水，易溶于酒精，D錯誤；故選B。8．異辛烷是汽油中的一種成分，其含量決定了汽油燃料的抗爆性能，異辛烷的球棍模型如圖所示，下列有關異辛烷的說法正確的是A．該物質的相對分子質量為112B．該物質名稱為2，4，4—三甲基戊烷C．該物質易溶于水和四氯化碳D．該物質存在多種同分異構體，其中一種同分異構體的一氯代物只有一種【答案】D【詳解】A．異辛烷的分子式是C8H18，該物質的相對分子質量為114，故A錯誤；B．該物質名稱為2，2，4—三甲基戊烷，故B錯誤；C．異辛烷屬于烴，難溶于水，易溶于四氯化碳，故C錯誤；D．該物質存在多種同分異構體，其中2,2,3,3四甲基丁烷的一氯代物只有一種，故D正確；選D。9．下列說法正確的是A．凡是分子組成相差一個或幾個CH2原子團的物質，彼此一定是同系物B．兩種化合物組成元素相同，各元素質量分數(shù)也相同，則兩者一定是同分異構體C．相對分子質量相同而結構不同的有機物一定是同分異構體D．同系物一定具有相同的通式【答案】D【詳解】A．同系物的結構應相似，如苯酚、苯甲醇相差一個CH2原子團的物質，不是同系物，故A錯誤；B．組成元素相同，各元素質量分數(shù)也相同，最簡式相同，如乙炔、苯不是同分異構體，故B錯誤；C．相對分子質量相同而結構不同的有機物不一定是同分異構體，例如丙三醇和甲苯，故C錯誤；D．同系物的結構應相似，分子組成相差一個或幾個CH2原子團，所以同系物一定具有相同的通式，故D正確。故選D。10．有一類組成最簡單的有機硅化合物叫硅烷，它的分子結構與烷烴相似。下列有關說法中錯誤的是A．硅烷的分子通式可表示為SinH2n＋2 B．甲硅烷燃燒生成二氧化硅和水C．甲硅烷(SiH4)的密度小于甲烷(CH4) D．甲硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷【答案】C【詳解】A．Si原子最外層有4個電子，結構與C原子相似。烷烴分子式通式是CnH2n+2，則硅烷的分子通式可表示為SinH2n＋2，A正確；B．CH4燃燒產生CO2、H2O，則根據(jù)同族元素形成的化合物結構相似，性質也相似，可知甲硅烷燃燒生成二氧化硅和水，B正確；C．甲硅烷的相對分子質量大于甲烷，物質的相對分子質量越大，其密度也會越大，因此甲硅烷的密度大于甲烷，C錯誤；D．由于硅的原子半徑大于碳，鍵長：SiH＞CH，鍵能：SiH＜CH，則甲硅烷分子內的共價鍵比甲烷分子中的共價鍵更易斷開，因此甲硅烷的穩(wěn)定性小于甲烷，D正確；故合理選項是C。11．烷烴廣泛存在于自然界中，例如蘋果表面的蠟狀物質、螞蟻分泌的信息素、石蠟和凡士林等物質中都含有烷烴。(1)寫出下列各烷烴的分子式。①烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍：②烷烴B的分子中含有200個氫原子：。(2)把下列物質的沸點按由高到低的順序排列。(填入編號)①CH3CH2③2,3,4?三甲基戊烷

④CH(3)①用系統(tǒng)命名法命名下面的烴A：；②A的一氯代物有種。【答案】(1)C6H14C99H200(2)③④①②(3)2,2,6?三甲基?4?乙基辛烷10【詳解】（1）①根據(jù)密度之比等于摩爾質量之比，烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍，則烷烴A的摩爾質量為86g?mol?1，烷烴A的相對分子質量為86，根據(jù)分子式